生物化学与分子生物学实验教学改革与探讨

方正　翁庆北

摘要：实验教学是每门生物学课程的必要补充，生物化学及分子生物学实验是各生物学实验门类的基础，现有实验方案中实验设计不太理想，且部分实验涉及危化品。为了在传统实验教学基础上优化实验方案和教学内容，通过增加学生自主设计性实验，同时采用优化实验设计的方式避免危化品，使生物化学及分子生物学实验教学更为安全和高效。

关键词：生化;教改;整合优化

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）16-0368-02

一、前言

实验教学作为培养学生创新能力的重要环节，是每一门生物学理论课程的必要补充，在培养和提高学生分析、解决问题及科研创新能力等方面有着不可替代的作用[1]。生物化学与分子生物学既是生物学的基础，同时又是生命科学的前沿学科，实验教学在生物化学与分子生物学专业教学中起着重要的作用[2]。

生物化学与分子生物学实验中的每个实驗项目之间相互独立，使得部分实验内容重复，学生也是机械地操作一遍，未能很好地将多个实验进行有效整合。此外，这样也使实验中涉及的危险化学药品（危化品）数量增加，不能有效地提高实验教学效果，不利于培养学生设计实验的能力和创新能力[3]。

近年来，推进教学改革和学科融合一直是热门话题。但很多实验教学改革只限于孤立事件，未能很好地将实验之间进行衔接。为了使实验教学能高效安全地运转，以及提高学生的自主创新能力和实验设计能力，高校教师应科学地优化和整合实验教学方案，使实验教学过程具有连贯性，这是提高实验教学效果以及培养学生实验设计能力的有效途径[4]。

设计实验是学生在学完该门实验课程后，通过查阅文献资料自行设计的综合性实验，有助于学生更好地理解和消化本门实验，是现代实验教学中重要的补充环节。指导老师通过指导学生查阅文献，从宏观上把关学生所设计实验方案的可行性。学生在完成实验设计过程中，学会查阅文献、了解学科发展前沿、锻炼动手能力及团队精神。设计性实验的完成，有助于培养学生的团队协作能力、自主创新意识和综合分析能力[5]。

二、实验教学方案整合或优化

在某个生物化学及分子生物学实验教学方案中，可以进行整合或优化的实验项目信息如下表。

其中，蒽酮比色定糖法和考马斯亮蓝测定蛋白质含量两个实验都是通过绘制标准曲线，再用分光光度计测定待测液的吸光度值，通过吸光度值计算物质含量。这两个实验的目的都涉及掌握分光光度计的使用，教师可以将这两个实验进行整合，如只选取其中一个实验作为验证性实验教学，另一个则通过设计性实验的方式让学生自己完成。在酪蛋白的制备中，实验目的是让学生掌握通过等电点方法制备并纯化目标蛋白，乙醚在该实验中的作用是去掉乳液中的油脂，而乙醚作为危化品，在实验药品准备过程中可能会带来许多麻烦，甚至无法按时备齐，教师可以通过更换乳品原料，即换成脱脂乳制品，这样可以避免由于危险化学品乙醚短缺造成的实验中断。

三、实验方案连贯性设计

在上表中，蒽酮比色定糖法和考马斯亮蓝测定蛋白质含量的实验教学内容相似，但这两个实验中间突然插入了一个毫无连贯性的酪蛋白的制备实验，导致教学内容不连贯。在质粒DNA的提取与鉴定和PCR扩增目的基因实验中，是先通过提取大肠杆菌中质粒DNA，做琼脂糖凝胶电泳检测;然后以质粒DNA为模板，做PCR扩增目的基因实验。这两个实验涉及了PCR扩增和质粒DNA提取，实验先后有待优化。如先通过PCR扩增目的基因，然后克隆转化，最后提取质粒DNA并进行酶切或PCR扩增等鉴定方法鉴定。这样可以使学生学会目的基因的获取，目的基因与载体的连接、转化、单克隆挑取及培养等目的基因克隆的连贯技术，使实验方案连贯，从而获得更好的实验教学效果。

四、增加设计性实验

实验方案给出的实验内容大多为验证类型的实验，即按照实验方案上的步骤进行操作基本都能够做出实验结果。但这种验证性实验教学效果不佳，很多学生并没有自己动手操作，实验报告中的结果和分析绝大部分雷同，即使是亲自动手操作的学生也很少进行独立思考。如果不能让学生更好地消化和利用这些实验技能，就只是相当于让学生机械地复制一遍实验操作，这样不利于培养学生的自主创新意识、科研思维、分析和解决问题的能力。

设计性实验是学生在学习并了解相关实验技能的基础上，自主地探索科学问题而设计的实验。自主设计实验以学生为中心，学生自由组队（小组），分工协作，完成从实验方案设计、研究材料获取、准备实验药品试剂、进行实验及撰写实验报告。指导老师也可以为设计性实验指定方向，在实验方案、研究动态、实验器材等方面进行协助，批阅实验报告，同时就实验过程、结果及分析等进行及时解析。

在上表中，教师通过蒽酮比色定糖法和酪蛋白的制备两个验证性实验的教学，让学生学会蛋白制备和分光光度计使用方法，然后可以让学生设计并完成一个从样品中制备蛋白和进行蛋白定量分析的实验方案。在这个设计性实验的完成过程中，学生将学会考马斯亮蓝染色法测定蛋白含量技术，这样既减少枯燥乏味的验证性实验，同时也锻炼了学生的自学能力。

五、展望与结论

总之，生物化学及分子生物学实验教学的改革要顺应学科和当前形势的发展，学科的发展需要指导老师紧跟前沿，掌握该学科发展动态，积极主动地探索、改进和尝试，努力提高实验教学效果。当前形势对实验教学展开带来了一定的困扰，如危化品的管制使原有的某些实验教学无法正常进行，在不删减实验知识点的前提下，指导老师可以尝试通过优化和改进实验方案，能减少或避免学生实验过程中由于危化品使用不当造成的伤害。此外，学生从实践中学习知识是主动的过程，只有学生自觉主动地吸收新的知识，才是成功的教学，生物化学及分子生物学实验教学应在适当验证性实验教学前提下，增加自主性设计实验，引导学生自主学习。